ПОДГОТОВКА  ПОЛЯ  К  ПОЛИВУ  ПО  ПОЛОСАМ

Высочкина  Любовь  Игоревна

канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  «Процессы  и  машины  в  агробизнесе»  Ставропольский  государственный  аграрный  университет,  РФ,  г.  Ставрополь

E-mail:  

FIELD  PREPARATION  FOR  IRRIGATION  ALONG  THE  STRIP

Vysochkina  Lyubov

Ph.D.,  Associate  Professor  of  "Processes  and  machines  in  agribusiness"  Stavropol  State  Agrarian  University,  Russia,  Stavropol

АННОТАЦИЯ

Целью  статьи  является  обоснование  объема  выполняемых  работ  при  подготовке  поля  к  поливу  по  полосам.  Автором  приводится  расчет  объема  земляных  работ  на  выполнение  планировки  поверхности  поля,  позволяющий  минимизировать  объем  перемещаемого  грунта.

ABSTRACT

The  aim  of  the  article  is  to  validate  the  amount  of  work  at  the  sub-field  preparation  for  irrigation  of  the  bands.  The  author  provides  a  calculation  of  volume  of  earth-tion  work  on  the  implementation  of  planning  surface  of  the  field,  allowing  mini-mize  the  amount  of  transported  soil.

Ключевые  слова:  планировка  поля;  объем  срезки;  уклон;  грунт;  водоудерживающий  валик.

Keywords :  field  leveling;  cutting  volume;  slope;  soil;  water-retaining  roller.

Одним  из  распространенных  способов  полива  в  мире,  имеющий  такой  существенный  недостаток,  как  неравномерность  увлажнения  почвы,  остается  поверхностный  полив  по  бороздам.  Для  устранения  этого  недостатка  или  существенного  его  снижения  необходимо  тщательно  подготовить  поле.  Основными  технологическими  операциями  для  подготовки  поля  к  поливу  по  полосам  являются  планировка  поля  и  нарезка  водоудерживающих  валиков.

При  проектировании  планировочных  работ  существенное  значение  с  точки  зрения  энергоемкости  процесса  имеет  глубина  срезки  почвы.  Глубокие  срезки  почвы  приводят  не  только  к  удорожанию  работ  и  увеличению  объема,  но  и  оказывают  вредное  влияние  на  развитие  и  урожайность  сельскохозяйственных  культур.  Установлено,  что  урожайность  зерновых  культур  и  трав  снижается  с  увеличением  глубины  срезки  различных  почв  следующим  образом:  при  срезках  в  10  см  урожай  колеблется  в  пределах  67—92  %  контроля;  при  срезках  в  20  см  урожай  составляет  34—69  %  контроля  и  при  срезках  в  30  см  —  20—44  %  [1;  2].

Выполнение  планировочных  работ  занимает  примерно  50%  общего  объема  земляных  работ  в  мелиорации,  частности  в  орошаемом  земледелии.  Отсюда,  правильный  расчет  объемов  земляных  работ  позволит  выбрать  наиболее  простые,  экономичные  и  точные  способы  планировки,  подобрать  всё  необходимое  для  этого  оборудование.  От  точности  расчетов  объемов  земли  в  значительной  степени  зависит  стоимость  всей  оросительной  системы  в  целом.  Правильный  расчет  объемов  планировочных  работ  имеет  значение  и  для  нормирования  труда,  а  также  заработной  платы  механизаторов,  занятых  в  мелиоративном  строительстве. 

В  практике  подсчетов  объемов  используют  различные  приближенные  способы,  так  как  сложные  формы  рельефа  земной  поверхности  не  позволяют  точно  подсчитать  объемы  земли,  топографическую  поверхность  нельзя  выразить  строгой  математической  формулой. 

Самым  экономичным  по  затратам  времени  является  способ  суммирования  рабочих  отметок  центров  тяжести  квадратов.  Он  выгоднее  способа  квадратных  призм  для  спокойного  микрорельефа  в  два  раза,  для  сложного  микрорельефа  в  2,5  раза.  Он  также  значительно  экономичнее  способа  горизонтальных  пластов  —  для  спокойного  микрорельефа  в  3,5  раза,  для  сложного  микрорельефа  в  4,2  раза.  Объем  земли  по  этому  способу  находим  по  формуле 

,                                            (1)

где:  åН_ц  —  сумма  рабочих  отметок  центров  тяжести  квадратов.

В  большинстве  методик  проектирования  планировочных  работ  первым  шагом  является  нахождение  средних  уклонов  естественной  поверхности  участка.  Для  этой  цели  сначала  вычисляют  разности  отметок  крайних  точек  по  створам  продольного  и  поперечного  направлений.

                                           (2)

.                                          (3)

После  этого  путем  регрессии  находят  оптимальные  уклоны.  Вторым  шагом  является  вычисление  объема  срезки  для  данного  уклона  поля.  Объем  срезки  может  соответствовать  или  не  соответствовать  минимальному  в  этом  проекте,  так  как  объем  срезки  не  сразу  оптимизируется. 

При  проектировании  планировки  почвы  должны  быть  решены  следующие  зависимости:  начальная  функция;  способность  к  оптимизации  в  обоих  направлениях  уклонов;  ограничение.

Начальной  функцией  является  минимум  объема  срезок 

¦  (i_пр,  i_пп,  Z),                                             (4)

где:  i_пр,  i_пп  —  уклоны  вдоль  и  поперек  поля  соответственно; 

Z  —  отношение  срезки  к  насыпи.

Ограничением  являются  верхняя  и  нижняя  граница  уклона  и  отношение  срезки  к  насыпи.

;                                            (5)

                                                (6)

.                                               (7)

Анализ  литературных  источников  [3]  показал,  что  при  планировке  территории  со  сложным  микрорельефом  происходит  уплотнение  как  естественных,  так  и  подсыпных  грунтов  в  разной  степени.  Это  приводит  к  неодинаковой  осадке  и,  следовательно,  к  получению  некачественной  поверхности.  Осадка  поверхности  подсыпного  горизонта  зависит  от  коэффициента  уплотнения  (отношение  плотности  скелета  грунта  после  планировки  к  ее  значению  в  естественном  состоянии).  Для  типа  почвы  "Изобильненского"  ОПХ  Ставропольского  края  (где  проводились  опыты)  выбираем 

.                                            (8)

Процесс  оптимизации  заключается  в  следующем:

Для  заданных  начальных  колебаний  уклонов  (i_0пр,  i_0пп)  поля,  градиент  начальной  функции  равен:

                          (9)

,                  (10)

где:  _Di_0пр,  _Di_0пп  —  приращение  уклонов; 

V  —  объем  срезки,  м³/га.

Выбираем  суммирующий  фактор  как  малую  величину  так,  чтобы  объем  срезки  был  подсчитан  с  приемлемой  точностью

                                               (11)

где  .

Отсюда  получаем  значения  уклонов  в  продольном  и  поперечном  направлении

  ;                                (12)

  .                                (13)

При  малых  приращениях  независимых  переменных  полное  приращение  функции  приближенно  равно  сумме  ее  частных  приращений

  .                              (14)

Отсюда  целевая  функция  оптимизации  уклона  может  быть  представлена  следующим  уравнением

.                (15)

Величина  целевой  функции  на  линии  уклона  вычисляется  при  повышении  величины  последовательно  вплоть  до  значения,  когда  будет  достигнут  минимум.  Практически  это  достигается,  когда  в  вышеуказанном  процессе  различие  между  последующим  объемом  срезки  и  предыдущим  —  отрицательная  величина  (i_0пр,  i_0пп).  Процесс  повторяется  до  тех  пор,  пока  минимум  достигнет  нулевого  значения. 

Вторым  этапом  подготовки  поля  является  формирование  водоудерживающих  валиков. 

Существуют  различные  конструкции  машин  [4;  5;  6],  одним  из  которых  является  нарезка  с  помощью  КЗУ-0,3Б;  ПР-0,5;  КПУ-2000А.  Для  другого  способа  формирования  валиков  используется  машина  свального  типа,  состоящая  из  двух  отвалов,  установленных  таким  образом,  чтобы  ширина  захвата  одного  отвала  была  равна  половине  ширины  полосы.  В  третьем  случае  используется  полосообразователь  развального  типа  и  технология  нарезки  заключается  в  следующем:  при  нарезке  полос  полосообразователь  передним  углом  врезается  в  почву  и  перемещает  грунт  вдоль  боковых  досок  и  формирует  два  полувалика.  Следующим  проходом  полосообразователь  одной  боковой  доской  идет  по  образованному  полувалику,  а  вторым  формирует  новый  полувалик  с  выравниванием  новой  полосы.

Одним  из  устройств  для  формирования  водоудерживающего  валика  является  выравниватель-планировщик  [5],  состоит  из  двух  продольных  балок,  соединенных  впереди  под  углом  и  планирующего  бруса,  представляющего  собой  сектор  трубы  с  образующим  углом  120°,  с  вырезанными  разгрузочными  окнами. 

У  каждого  из  существующих  способов  и  устройств  для  их  осуществления  имеются  свои  преимущества,  но  для  снижения  энергозатрат  на  подготовку  поля  к  поливу  необходимым  условием  является  то,  что  конструкция  устройства  должна  обеспечивать  следующие  принципы: 

·     формирование  валиков  с  одновременной  планировкой  полос;

·     возможность  формирования  валиков  различных  размеров;

·     получение  оптимальной  плотности  почвы  на  валике  и  в  полосе.

Таким  образом,  рационально  обоснованный  объем  планировочных  работ  и  подбор  необходимого  оборудования  для  выполнения  выравнивания  поверхности  поля  и  формирования  водоудерживающих  валиков  позволит  сократить  затраты  труда,  энергии  и  не  нанести  экологический  ущерб  от  выполняемых  механизированных  работ. 

Список  литературы:

1.Высочкина  Л.И.  Разработка  способов  и  технических  средств  перевода  оросительных  систем  с  дождевания  на  поверхностный  полив  [Текст]:  автореферат  диссертации  на  соискание  ученой  степени  канд.  техн.  наук:05.20.01/Л.И.  Высочкина.  Нальчик,  2000.  —  21  с.:  ил.

2.Высочкина  Л.И.  Современное  состояние  и  развитие  механизации  поверхностного  полива  /  Механизация  и  электрификация  сельского  хозяйства.  —  2007.  —  №  7,  —  С.  8—9.

3.Салимов  Т.О.  Баланс  земляных  работ  при  планировке  орошаемых  земель  со  сложным  микрорельефом  //  Перспективные  технологии  строительства  и  эксплуатации  мелиоративных  систем:  Сб.  науч.  тр.  М.:  ВО  Агропромиздат,  1990.  —  С.  90—94.

4.Пат.  №  2136127  Российская  Федерация,  МКИЗ  А01В13/16.  Валикообразователь  [Текст]  /заявители  и  патентообладатели:  Высочкина  Л.И.,  Кокурин  И.С.,  Малюченко  Б.В.  №  98111541/13;  заявл.  08.06.98;  опубл.  10.09.99,  Бюл.  №  6;  —  6  с.;  ил.

5.Пат.  2430497  Российская  Федерация,  МПК  А01В  13/16.  Полосообразователь-выравниватель  [Текст]  /  заявители  и  патентообладатели:  Высочкина  Л.И.,  Кокурин  И.С.,  Малюченко  Б.В.  №  2010105586/21;  заявл.  16.02.10;  опубл.  10.10.2011,  Бюл.  №  28.  —  3  с.;  ил.

6.Патент  на  полезную  модель  108911  РФ,  МПК7  A01G25/00.  Устройство  для  нарезания  водопоглощающих  щелей  /  Л.И.  Высочкина,  И.С.  Кокурин  (Россия).  №  2011113098/13;  Заявлено  05.04.2011;  Опубл.  10.10.2011,  Бюл.  №  28.  —  4  с.:  ил.